第3章 含铅污染物的处理
铅酸蓄电池生产过程中主要产生铅烟、铅尘及含铅废水。如果将它们直接排放，那不容置疑的会对大气、土壤和水资源造成污染，同时也会对人体健康和农作物的生长造成严重的危害。所以它们都应各自不同的排放标准和处理方法进行处理和净化，达到国家标准后再排放。
3.1 含铅废水的防治
工业废水中的重金属铅属一类污染物，排放时国家实行严格控制，因此如何寻找一个效果良好，运行经济的处理办法便成为首要解决的问题。经过不断的努力，国内在含铅污水的处理上的技术也不断成熟。根据铅污染物正常情况下污水量不大、有机物浓度不高、呈酸性的特点。现在国内处理废水中所含重金属铅，一般采用：（1）化学沉淀法；（2）离子交换法；（3）电解法；（4）生物法等。其中化学沉淀法较为实用，下面对这几种方法进行简要介绍。
3.1.1 化学沉淀法
化学沉淀法是指向废水中投加化学药剂，使药剂与重金属污染物发生化学反应，形成难溶的固体生产物（沉淀物），然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种处理方法。化学沉淀可认为是一种晶析现象，即在控制良好的反应条件下，可形成结晶良好的沉淀物。结晶的成长速度，决定于结晶核的表面和溶液中沉淀剂浓度与其饱和度之差。按沉淀剂不同又可分为：（1）氢氧化物沉淀法；
（2）硫化物沉淀法；（3）碳酸盐沉淀法等等。其中氢氧化物沉淀法较为普遍应用。
氢氧化物沉淀法，即向含铅废水投加碱性中和剂，使铅离子与羟基反应，生成难溶的氢氧化物沉淀，从而予以分离。用该方法处理时，应知道各种重金属形成氢氧化物沉淀的最佳PH 值及其处理后溶液中剩余的铅离子浓度。在饱和溶液中不仅有游离的铅离子，而且有不同的羟基络合物，它们都参与沉淀→溶解平衡。铅属于两性金属，PH 过高时会形成络合物而使沉淀物发生反溶现象，因此，严格控制和保持最佳的PH 值是该法的关键。
3.1.1.1 化学沉淀法处理工艺
此工艺可分三步：第一步，利用石灰石膨胀中和滤塔调节PH 值。
这步就是中和就是指调节废水PH 值的过程。将含10%氢氧化钠溶液以400ml/h 的流量添加，然后测定进水口的PH 值，PH 在7.5-8.5最适宜，其化学反应式为：
H 2SO 4+2NaOH→Na 2SO 4+2H2O
PbSO 4+2 NaOH→Na 2SO 4+Pb(OH)↓
前者是中和反应（是离子反应的一种），后者是离子反应，这两个反应速度很快，可立即完成，因此所需反应时间很短。
其流程为：（1）车间含铅废水首先通过隔油池，然后进入调节池，对废水的水质、水量进行调节。（2）由于生产废水水质偏酸性，所以经调节后的废水进入中和塔进行中和处理。中和塔中填料为石灰石，其粒径为0.2-5mm ，碳酸钙含量应大于90%。（3）经中和后的废水二氧化碳的含量较高，进入中间水池，使废水中的二氧化碳尽量散逸出来。（4）经中间水池停留后的废水进入PH 调节池，调节废水的PH 值，使废水的PH 值达到6左右。（5）调节PH 值的废水进入絮凝沉淀池，在泵前投加NaOH ，将废水的PH 值调至7-8，同时加入PAM 絮凝剂，使废水中的悬浮物沉淀下来。
第二步，向初级沉淀池内投加絮凝剂捕捉重金属。
该步是利用向废水中投加絮凝剂的方法，捕捉重金属，然后靠重力沉降予以分离，目前国内常用的絮凝剂有多金属盐类和高分子聚合物两大类。前者主要有铝盐和铁盐，后者主要有聚丙烯酰胺等。
絮凝沉淀后的废水进入一步净化器，一步净化器分为五个部分即高速涡流反应区、渐变缓速反应区、悬浮澄清沉淀区、强力吸附区和污泥浓缩区。在一步净化器中可以除去水中各种氢氧化物、氧化铅粉、悬浮物等杂质，然后调整PH 值后由变频供水装置送至各用水点。
第三步，用快滤池内的双层滤料（无烟煤、石英砂）过滤沉淀出水。
由一步净化器絮凝产生的含铅污泥经污泥池沉淀后，送至污泥浓缩脱水，其含水滤降至70%左右，最后连同其他含铅固废送有资质的危险固废处理单位处理。浓缩池的上清液回流至调节池进行处理。
用此法处理后的水质，PH 值达标率为100%，Pb 离子达标率为78%左右。工艺采用投加石灰石操作、工人劳动强度大有泥渣产量大，斜板易堵塞，清运泥渣难度大、设备操作技术落后等等不足之处。现一般采用改进工艺，即化学中和与絮凝沉淀及过滤综合处理。
3.1.2 离子交换法
离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。
采用离子交换法，具有去除率高，可浓缩回收有用物质，设备较简单，操作控制容易等优点。但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制。目前国内外在用此法处理含铅废水已有一定基础，利用离子交换树脂去除含铅废水比较常见。有人使含铅废水通过双层过滤和732树脂的处理，出水达到排放标准，并用15%醋酸铵洗脱饱和树脂，产生的醋酸铅浓液经处理后可回收化工原料—醋酸铅。缺点是再生剂昂贵，需要开发易脱铅的新型树脂。离子交换纤维是继离子交换树脂之后发展的一类新型离子交换材料，用脱脂棉，腈纶棉进行改性处理制得黄原脂棉等离子交换纤维的技术也获得发展，腈纶棉经化学改性的离子交
换纤维对铅离子产生螯合吸附；强酸性阳离子交换纤维对铅离子的最大吸附容量高达206.6mg/g。这些新型的离子交换纤维表现出比表面积大、交换速度快、吸附效果好、易于解吸再生等优点。
工艺流程为先采用过滤柱对废水过滤，后进入732号强酸树脂柱进行离子交换，离子交换柱采用单柱。工程还设有再生系统，使用NHCOOH 为再生剂。根据报道，经过离子交换处理后，排水中的铅离子的质量浓度在0.5mg/L。再生系统产生的再生废液也可回收利用，实现资源化。工艺流程如下：
含铅废水→过滤柱→交换柱→排水
↓
再生液 → 再生柱 → 再生废液处理
然采用离子交换工艺设计治理工程来处理水量小、仅含铅离子的废水是可行的。工程具有占地面积小，处理效率高，可以实现自动化，管理方便等优点。但单独使用离子交换处理工艺来处理水量较大、含铅浓度高的废水，会存在设备投资大，运行成本高等问题。
3.1.3 电解法
在对废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这种新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了有毒物质的浓度。该处理技术的优点在于没有或很少产生二次污染，能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可以进行，电解设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵。但应当指出的是，由于阳极区氢离子的消耗和氢氧根离子浓度的增加，很容易在阳极形成氧化膜，进而阻碍阳极电离反应。目前，国内电解法处理含铅废水的研究应用已有一定的基础。
3.1.4 生物法
生物法除铅大都通过生物吸附，利用某些生物体自身的化学结构及成分特殊性来吸附溶于水中的铅离子，再通过固液两相的分离达到去除的目的。目前已发现：细菌、真菌、藻类以及一些细胞提取物都具有吸附金属离子的能力。对细菌吸附的特性研究发现，细菌对铅离子的吸附分为两个阶段：一是细胞表面的络合，在3min 内吸附量达总吸附量的75%；二是向细胞内部缓慢的扩散过程。目前研究的选用适当的包埋技术对龟裂链霉菌菌体进行固定，以制得铅离子生物吸附剂用于含铅废水的处理。颗粒污泥是另外一种方法，其生物吸附与化学机制是除铅的主要作用机理并初步显示了颗粒污泥内部的深层次生物与化学效应对除铅起到了一定的作用。
第3章 含铅污染物的处理
铅酸蓄电池生产过程中主要产生铅烟、铅尘及含铅废水。如果将它们直接排放，那不容置疑的会对大气、土壤和水资源造成污染，同时也会对人体健康和农作物的生长造成严重的危害。所以它们都应各自不同的排放标准和处理方法进行处理和净化，达到国家标准后再排放。
3.1 含铅废水的防治
工业废水中的重金属铅属一类污染物，排放时国家实行严格控制，因此如何寻找一个效果良好，运行经济的处理办法便成为首要解决的问题。经过不断的努力，国内在含铅污水的处理上的技术也不断成熟。根据铅污染物正常情况下污水量不大、有机物浓度不高、呈酸性的特点。现在国内处理废水中所含重金属铅，一般采用：（1）化学沉淀法；（2）离子交换法；（3）电解法；（4）生物法等。其中化学沉淀法较为实用，下面对这几种方法进行简要介绍。
3.1.1 化学沉淀法
化学沉淀法是指向废水中投加化学药剂，使药剂与重金属污染物发生化学反应，形成难溶的固体生产物（沉淀物），然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种处理方法。化学沉淀可认为是一种晶析现象，即在控制良好的反应条件下，可形成结晶良好的沉淀物。结晶的成长速度，决定于结晶核的表面和溶液中沉淀剂浓度与其饱和度之差。按沉淀剂不同又可分为：（1）氢氧化物沉淀法；
（2）硫化物沉淀法；（3）碳酸盐沉淀法等等。其中氢氧化物沉淀法较为普遍应用。
氢氧化物沉淀法，即向含铅废水投加碱性中和剂，使铅离子与羟基反应，生成难溶的氢氧化物沉淀，从而予以分离。用该方法处理时，应知道各种重金属形成氢氧化物沉淀的最佳PH 值及其处理后溶液中剩余的铅离子浓度。在饱和溶液中不仅有游离的铅离子，而且有不同的羟基络合物，它们都参与沉淀→溶解平衡。铅属于两性金属，PH 过高时会形成络合物而使沉淀物发生反溶现象，因此，严格控制和保持最佳的PH 值是该法的关键。
3.1.1.1 化学沉淀法处理工艺
此工艺可分三步：第一步，利用石灰石膨胀中和滤塔调节PH 值。
这步就是中和就是指调节废水PH 值的过程。将含10%氢氧化钠溶液以400ml/h 的流量添加，然后测定进水口的PH 值，PH 在7.5-8.5最适宜，其化学反应式为：
H 2SO 4+2NaOH→Na 2SO 4+2H2O
PbSO 4+2 NaOH→Na 2SO 4+Pb(OH)↓
前者是中和反应（是离子反应的一种），后者是离子反应，这两个反应速度很快，可立即完成，因此所需反应时间很短。
其流程为：（1）车间含铅废水首先通过隔油池，然后进入调节池，对废水的水质、水量进行调节。（2）由于生产废水水质偏酸性，所以经调节后的废水进入中和塔进行中和处理。中和塔中填料为石灰石，其粒径为0.2-5mm ，碳酸钙含量应大于90%。（3）经中和后的废水二氧化碳的含量较高，进入中间水池，使废水中的二氧化碳尽量散逸出来。（4）经中间水池停留后的废水进入PH 调节池，调节废水的PH 值，使废水的PH 值达到6左右。（5）调节PH 值的废水进入絮凝沉淀池，在泵前投加NaOH ，将废水的PH 值调至7-8，同时加入PAM 絮凝剂，使废水中的悬浮物沉淀下来。
第二步，向初级沉淀池内投加絮凝剂捕捉重金属。
该步是利用向废水中投加絮凝剂的方法，捕捉重金属，然后靠重力沉降予以分离，目前国内常用的絮凝剂有多金属盐类和高分子聚合物两大类。前者主要有铝盐和铁盐，后者主要有聚丙烯酰胺等。
絮凝沉淀后的废水进入一步净化器，一步净化器分为五个部分即高速涡流反应区、渐变缓速反应区、悬浮澄清沉淀区、强力吸附区和污泥浓缩区。在一步净化器中可以除去水中各种氢氧化物、氧化铅粉、悬浮物等杂质，然后调整PH 值后由变频供水装置送至各用水点。
第三步，用快滤池内的双层滤料（无烟煤、石英砂）过滤沉淀出水。
由一步净化器絮凝产生的含铅污泥经污泥池沉淀后，送至污泥浓缩脱水，其含水滤降至70%左右，最后连同其他含铅固废送有资质的危险固废处理单位处理。浓缩池的上清液回流至调节池进行处理。
用此法处理后的水质，PH 值达标率为100%，Pb 离子达标率为78%左右。工艺采用投加石灰石操作、工人劳动强度大有泥渣产量大，斜板易堵塞，清运泥渣难度大、设备操作技术落后等等不足之处。现一般采用改进工艺，即化学中和与絮凝沉淀及过滤综合处理。
3.1.2 离子交换法
离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。
采用离子交换法，具有去除率高，可浓缩回收有用物质，设备较简单，操作控制容易等优点。但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制。目前国内外在用此法处理含铅废水已有一定基础，利用离子交换树脂去除含铅废水比较常见。有人使含铅废水通过双层过滤和732树脂的处理，出水达到排放标准，并用15%醋酸铵洗脱饱和树脂，产生的醋酸铅浓液经处理后可回收化工原料—醋酸铅。缺点是再生剂昂贵，需要开发易脱铅的新型树脂。离子交换纤维是继离子交换树脂之后发展的一类新型离子交换材料，用脱脂棉，腈纶棉进行改性处理制得黄原脂棉等离子交换纤维的技术也获得发展，腈纶棉经化学改性的离子交
换纤维对铅离子产生螯合吸附；强酸性阳离子交换纤维对铅离子的最大吸附容量高达206.6mg/g。这些新型的离子交换纤维表现出比表面积大、交换速度快、吸附效果好、易于解吸再生等优点。
工艺流程为先采用过滤柱对废水过滤，后进入732号强酸树脂柱进行离子交换，离子交换柱采用单柱。工程还设有再生系统，使用NHCOOH 为再生剂。根据报道，经过离子交换处理后，排水中的铅离子的质量浓度在0.5mg/L。再生系统产生的再生废液也可回收利用，实现资源化。工艺流程如下：
含铅废水→过滤柱→交换柱→排水
↓
再生液 → 再生柱 → 再生废液处理
然采用离子交换工艺设计治理工程来处理水量小、仅含铅离子的废水是可行的。工程具有占地面积小，处理效率高，可以实现自动化，管理方便等优点。但单独使用离子交换处理工艺来处理水量较大、含铅浓度高的废水，会存在设备投资大，运行成本高等问题。
3.1.3 电解法
在对废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这种新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了有毒物质的浓度。该处理技术的优点在于没有或很少产生二次污染，能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可以进行，电解设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵。但应当指出的是，由于阳极区氢离子的消耗和氢氧根离子浓度的增加，很容易在阳极形成氧化膜，进而阻碍阳极电离反应。目前，国内电解法处理含铅废水的研究应用已有一定的基础。
3.1.4 生物法
生物法除铅大都通过生物吸附，利用某些生物体自身的化学结构及成分特殊性来吸附溶于水中的铅离子，再通过固液两相的分离达到去除的目的。目前已发现：细菌、真菌、藻类以及一些细胞提取物都具有吸附金属离子的能力。对细菌吸附的特性研究发现，细菌对铅离子的吸附分为两个阶段：一是细胞表面的络合，在3min 内吸附量达总吸附量的75%；二是向细胞内部缓慢的扩散过程。目前研究的选用适当的包埋技术对龟裂链霉菌菌体进行固定，以制得铅离子生物吸附剂用于含铅废水的处理。颗粒污泥是另外一种方法，其生物吸附与化学机制是除铅的主要作用机理并初步显示了颗粒污泥内部的深层次生物与化学效应对除铅起到了一定的作用。